質能關係式的物理意義,愛因斯坦質能關係式說明什麼?

時間 2022-03-07 18:30:09

1樓:

來看下他的推導吧!!我們都知道,愛因斯坦的質能公式e=m·c·c; 的推導過程所用的數學手段是如此的複雜, 以致我們一般人根本看不懂!但是,我們都有這樣的經歷,做一道數學題,往往有很多種方法,並且有一些還是十分簡單,通常是事半功倍。

同樣道理,我們可不可以走捷徑,弄出個e=m·c·c 來呢? 事實上是有那麼一種「不正統」的方法。咱們不妨來看一下:

想象一下,乙個小球掉到鏡面會對鏡面施加乙個壓力,同樣道理,乙個光子打到鏡面上會不會也有乙個壓力呢?在19世紀末,物理光學就清楚應該是有的,並把這種壓力叫做光壓。但是,光壓的強度是如此的小,它根本不會把鏡子推倒,所以,我們在日常生活中也就很難感覺到它的存在了。

然而,太陽發出的光是那麼的強,我們可以看到,它足以推動彗星的氣體,使彗星在靠近太陽時產生一條長長的、耀眼的彗尾。

編輯本段技術推法

第一步:要討論能量隨質量變化,先要從量綱得知思路: 能量量綱[e]=[m]([l]^2)([t]^(-2)),即能量量綱等於質量量綱和長度量綱的平方以及時間量綱的負二次方三者乘積。

我們需要把能量對於質量的函式形式化簡到最簡,那麼就要求能量函式中除了質量,最好只有乙個其它的變數。 把([l]^2)([t]^(-2))化簡,可以得到只有乙個量綱-速度[v_]的形式: [v_]*[v_]。

也就是[e]=[m][v_]*[v_] 可見我們要討論質能關係,最簡單的途徑是從速度v_下手。 第二步:先要考慮能量的變化 與能量的變化有關的有各種能量形式的轉化,其中直接和質量有關的只有做功。

那麼先來考慮做工對於能量變化的影響。 當外力f_(後面加_表示向量,不加表示標量)作用在靜止質量為m0的質點上時,每產生ds_(位移s_的微分)的位移,物體能量增加 de=f_*ds_(*表示點乘)。 考慮最簡化的 外力與位移方向相同的情況,上式變成 de=fds 第三步:

怎樣把力做功和速度v變化聯絡起來呢?也就是說怎樣來通過力的作用效果來得出速度的變化呢? 我們知道力對物體的衝量等於物體動量的增量。

那麼,通過動量定理,力和能量就聯絡起來了: f_dt=dp_=mdv_ 第四步:上式中顯然還要參考m質量這個變數,而我們不想讓質量的加入把我們力和速度的關係複雜化。

我們想找到一種辦法約掉m,這樣就能得到純粹的速度和力的關係。 參考de=fds和f_dt=dp_,我們知道,v_=ds_/dt 那麼可以得到 de=v_*dp_ 如果考慮最簡單的形式:當速度改變和動量改變方向相同:

de=vdp 第五步:把上式化成能量和質量以及速度三者的關係式(因為我們最初就是要討論這個形式): de=vd(mv)----因為dp=d(mv) 第六步:

把上式按照微分乘法分解 de=v^2dm+mvdv 這個式子說明:能量的增量含有質量因速度增加而增加dm產生的能量增量和單純速度增加產生的能量增量2個部分。(這個觀點非常重要,在相對論之前,人們雖然在理論物理推導中認識到質量增加也會產生能量增量,但是都習慣性認為質量不會隨運動速度增加而變化,也就是誤以為dm恆定為0,這是經典物理學的最大錯誤之一。

) 第七步:我們不知道質量隨速度增加產生的增量dm是怎樣的,現在要研究它到底如何隨速度增加(也就是質量增量dm和速度增量dv之間的直接關係): 根據洛侖茲變換推導出的靜止質量和運動質量公式:

m=m0[1-(v^2/c^2)]^(-1/2) 化簡成整數次冪形式: m^2=(m0^2)[1-(v^2/c^2)] 化成沒有分母而且m和m0分別處於等號兩側的形式(這樣就是得到運動質量m對於速度變化和靜止質量的純粹的函式形式): (m^2)(c^2-v^2)=(m0^2)c^2 用上式對速度v求導得到dm/dv(之所以要這樣做,就是要找到質量增量dm和速度增量dv之間最直接的關係,我們這一步的根本目的就是這個):

d[(m^2)(c^2-v^2)]/dv=d[(m0^2)c^2]/dv(注意式子等號右邊是常數的求導,結果為0) 即 [d(m^2)/dv](c^2-v^2)+m^2[d(c^2-v^2)/dv]=0 即 [m(dm/dv)+m(dm/dv)](c^2-v^2)+(m^2)[0-2v]=0 即 2m(dm/dv)(c^2-v^2)-2vm^2=0 約掉公因式2m(肯定不是0,呵呵,運動質量為0?沒聽說過) 得到: (dm/dv)(c^2-v^2)-mv=0 即 (dm/dv)(c^2-v^2)=mv 由於dv不等於0(我們研究的就是非靜止的情況,運動系速度對於靜止系的增量當然不為0) (c^2-v^2)dm=mvdv 這就是我們最終得到的dm和dv的直接關係。

第八步:有了dm的函式,代回到我們第六步的能量增量式 de=v^2dm+mvdv =v^2dm+(c^2-v^2)dm =c^2dm 這就是質能關係式的微分形式,它說明:質量的增量與能量的增量成正比,而且比例係數是常數c^2。

最後一步:推論出物體從靜止到運動速度為v的過程中,總的能量增量: 對上一步的結論進行積分,積分區間取質量從靜止質量m0到運動質量m,得到 ∫de=∫[m0~m]c^2dm 即 e=mc^2-m0c^2 這就是 物體從靜止到運動速度為v的過程中,總的能量增量。

其中 e0=m0c^2稱為物體靜止時候的靜止能量。 ev=mc^2稱為物體運動時候的總動能(運動總能量)。 對於任何已知運動質量為m的物體,可以用e=mc^2直接計算出它的運動動能

2樓:匿名使用者

質能方程e=δmc^2 中δm表示核反應中原子核質量的減少量c^2 是光速的平方,表示核反應中原子核質量的減少量轉化為核能,大小與光速的平方成正比,所以釋放的能量是十分巨大的

愛因斯坦質能關係式說明什麼?

3樓:我有輔助

物質質量和能量的關係式,即

e=mcsup2;

式中,e為能量,m為物質質量,c為光速.它是阿爾伯特.愛因斯坦創立狹義相對論的乙個重要結論,並與所有實驗事實相符合.

愛因斯坦質能方程對於核能的利用及基本粒子的研究,有重要的意義.

國際單位制:

e是能量,單位焦耳

m是質量,單位千克

c是光速,單位是公尺/秒

高能物理實驗中常用的是

e是能量,單位電子伏特(ev)

m是質量,單位ev/csup2;

有時直接就說某個粒子的質量是多少mev

相對論力學的乙個重要結論是:質量和能量是可以相互轉化的.假使質量是物質的量的一種度量,能量是運動的量的一種度量,則上面的結論:

物質和運動之間存在著不可分割的聯絡,不存在沒有運動的物質,也不存在沒有物質的運動,兩者可以相互轉化.這一規律己在核能的研究和實踐中得到了證實.

相對論質能方程是如何推導出來的?物理意義是什麼?

4樓:吟舞傾心

通過質素方程推導的,e=mc^2,他是高中學習的重要定理,廣義相對論的內容,表示質量與能量之間的關係

5樓:小小喵同學

可以根據它的質量和速度推導出這個方程式。這個方程式的推導,可以推動物理的發展,讓物理在世界的發展更前進一步。

6樓:小王子

這個方程根據質素關係推導的。強調的是物體靜止質量不是0

7樓:軍天心

證實了因為所以。太陽曬石頭風吹雨淋會風化成了土

8樓:探索未知

萬有引力產生的原因(簡述):宇宙空間中執行的高能粒子穿越物質(天體或粒子)時,一部分被攔截吸收從而形成弱能量區(愛因斯坦說的時空彎曲),這種弱能量區就是引力作用範圍mv2=e=mv2(能量轉換守恆定律公式),具體詳細闡述請看即將發表的引力假說《元素週期及萬有引力產生的原因》一文。

9樓:天道滄桑任我行

那個推導過程是錯的,其理論依據是錯誤的,其結果也是錯誤的。請大家不要迷信西方的虛假科學。相對論脫離了統一與對立統一規律,與客觀不符!……

10樓:

1. 力=質量*加速度 f = m*a

2. 路程=速度*時間 s = v*t

3. 速度=初速度+加速度*時間,起初靜止時初速度為0, 即v=a*t ,即a=v/t

4. 能量或做功=力*位移 e=f*s

第一步:把1和2代入4 ,得到e= f*s =(m*a)*(v*t)=m*a*v*t

第二步:把3的a=v/t代入上述方程,得到 e= m*v/t*v*t =mv2

第三步:當原子的速度達到光速時,v=c, 即e=mc2

11樓:看不見的引力場

相對論之前就有科學家發表了質能方程

12樓:泉泉財財

物質的極限運動所產生的能量

13樓:匿名使用者

放屁!質能方程不是相對論推到出來的

14樓:你是大大大燈泡

這個有點複雜,應該有公式直接能推理出來吧。

15樓:的法國人

相對論質能方程是靠物理學來推導出來的呢。

能量在物理意義上是什麼意思?

16樓:e真是醉了

能量(energy)是質量的時空分布可能變化程度的度量,用來表徵物理系統做功的本領。現代物理學已明確了質量與能量之間的數量關係,即愛因斯坦的質能關係式:e=mc2。

能量的單位與功的單位相同,在國際單位制中是焦耳(j)。在原子物理學、原子核物理學、粒子物理學等領域中常用電子伏(ev)作為單位,1電子伏=1.602,18×10-19焦。

物理領域,也用爾格(erg)作為能量單位,1爾格=10-7焦。

能量以多種不同的形式存在;按照物質的不同運動形式分類,能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉化[1] 。各種場也具有能量。

能量:是一種邏輯結構流動力

17樓:小夜窮

1.什麼是能量? 能量就是

做功的本領。 做功就是能量的轉換。當你用力移動乙個物體時,你就做了功。

你做功的多少就是物體獲得的能量的大小。 動能 重力勢能 彈性勢能 引力勢能 2.能量的科學定義 e=mc2 e=mc2 這一質能關係式是德國物理學家愛因斯坦在2023年創立的狹義相對論中匯出的。

這一公式揭示了物質與能量的聯絡,乙個靜止物體它內部也有能量,就等於其質量與光速平方的乘積,由於c2是乙個很大的數字(c2 =9×1016m2/s2),所以乙個很小質量的靜止物體可以蘊藏著極大的能量。 e=mc2 可能是物理學中最簡單的乙個公式。然而正是這一公式,為人類利用核能奠定了理論基礎,從而開創了乙個利用核能的新時代。

3.能的守恆與耗散 3.1能量守恆定律 我們知道能量有各種形式,各種形式的能量可以在一定條件下相互轉化。

這反映了自然界各種現象都不是孤立的,而是相互聯絡的。 經焦耳等一系列科學家的長期探索研究,特別是當人們了解到熱能與機械功的轉換關係後,發現任何形式的能量在轉化過程中,能量的總量保持不變。能量既不會消滅,也不能創生,它只會從一種形式轉化為另一種形式,或從從乙個物體轉移到另乙個物體。

這就是能量轉化與守恆定律。在熱功轉換的範圍內稱熱力學第一定律。 能量守恆定律是十九世紀人類確立的自然界最普遍的規律之一。

3.2能的耗散與熵 既然能量守恆,不可創造,也不會消滅。那麼天然能源如煤、石油卻越用越少,甚至出現了所謂的「能源危機」,這又是為什麼?

這些能源釋放出來的能量又到**去了呢? 要回答以上問題,我們除了知道能量守恆的一方面,還必須了解能量轉化及傳遞上存在方向性的另一面。 3.

2經過科學家克勞修斯和湯普遜的總結與研究得出結論: 熱量只能自發地從高溫向低溫傳遞,而不可能自發地從低溫向高溫傳遞;機械能可以全部轉化為熱能(內能),但熱能不可能全部轉化為機械能。即自然界一切與熱現象有關的巨集觀過程,都是不可逆的。

這稱為熱力學第二定律。 由於任何形式的能量都可以轉化為熱能(內能),但由於熱傳遞或熱功轉換的單向性,這部分轉化為熱能的能量再也不能回覆到原來的做功的狀態了,也就幾乎不再有什麼利用價值了。 科學家把能量以熱的形式散發到周圍空間而無法再繼續做功的現象稱之為能的耗散。

在能的轉化過程中,能的耗散是不可避免的。 這就是為什麼能量守恆,能源是不守恆的道理。 3.

3物理學家在定量表述熱力學第二定律時,引入了乙個物理量稱為熵。熵是不能再被轉化做功的能量的量度,熵的大小是無性能量的大小。 在一切實際過程中,能量總是守恆的,但能量可以利用程度卻總是不斷降低,即有性能量不斷減少,無性能量不斷增加。

無性能量亦稱為退化的能量,或能量「貶值」了,用熵表示即熵增加了。這樣熱力學第二定律可以表示為:自然界的自發過程都是熵增過程,或者說是能量「貶值」的過程。

●關於熵的微觀定義及有序與無序 ●永動機 ●熱寂說 ●暗能量 4.能量的起源與終結 宇宙能量從**來?這是能量的起源問題 現代宇宙學,即大**學說認為宇宙起源於一次「大**」,能量從「無」到「有」,從真空中來,大**釋放出了1068焦耳的能量。

「免費午餐」理論 能量從無到有是違反能量守恆,免費午餐理論認為宇宙創生出這麼多物質能量e=mc2是正的,但它們之間的引力能是負的,兩者正好抵消,整個能量還是零。 宇宙從「大**」(big bang)開始,也可能在一次「大塌縮」(big crunch)中毀滅。

求質能方程的理解,愛因斯坦質能方程理解

質能方程e mc 2 很多人會誤解為 質量轉化為能量 其實不是 質量和能量是肯定守恆的 質量總量不會變 能量也不變 只是一種形式的能量轉化為另一種形式而已 之所以靜止質量變小是因為速度變大的原因 速度變大靜止質量變小 但並不代表質量變化 質能方程的含義是物體的能量與其質量成正比。 後愛因斯坦質能方程...

解釋一下愛因斯坦質能方程,怎樣理解愛因斯坦質能方程?

質能方程 e mc 2 該方程的重要意義就是說明了物質的質量和能量可以相互轉化。我們知道質量是物質的一種屬性。能量是物質運動狀態的一種屬性。質能方程深刻的說明了物質和物質的運動狀態二者是等價的。沒有不運動的物質,也沒有無物質的運動。在量子力學的應用領域裡,已經證明了質能方程的正確性。微觀粒子的衰變會...

愛因斯坦質能方程反應的物體的質量就是能量,它們之間可以相互轉化

部落寶石科普館 如何正確理解愛因斯坦的質能方程 看不見的能量真的會變成有型的物質嗎 應該是質能轉化為其他形式的能吧,質量和能量是兩個不同的概念,怎末能相互轉化呢? 這說法不對的,可以的話可以看看人教版物理3 5,裡面有的,不是質量和能量可以相互轉化,二者的概念根本不同,當發生質量虧損時,質量只是以光...